專(zhuān)利名稱(chēng)：壓力控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)蒸汽壓縮式制冷循環(huán)的散熱器(氣體冷卻器)出口側(cè)壓力進(jìn)行控制的壓力
控制閥(膨脹閥)，尤其涉及適于在二氧化碳(co2)等超臨界區(qū)域使用制冷劑的超臨界制冷循
環(huán)的壓力控制閥。
罔尿漢不
在以往的以HFC134a為制冷劑的制冷循環(huán)中，為控制蒸發(fā)器出口制冷劑的過(guò)熱熱量， 使用了專(zhuān)利文獻(xiàn)1所揭示的圖14那樣的壓力控制閥。該壓力控制閥3具有內(nèi)壓對(duì)應(yīng)蒸 發(fā)器4出口側(cè)的制冷劑溫度進(jìn)行變化的感溫部3a;將該感溫部3a和導(dǎo)入有從蒸發(fā)器4流 出的制冷劑的空間3b隔開(kāi)、且對(duì)應(yīng)感溫部3a內(nèi)的壓力變動(dòng)進(jìn)行變位的膜狀隔膜3c;將制 冷劑減壓的節(jié)流部3d;調(diào)節(jié)該節(jié)流部3d開(kāi)度的閥芯3e;以及將隔膜3c的變位傳遞給閥 芯3e的變位傳遞裝置3f ，在該變位傳遞裝置3f上設(shè)有將從蒸發(fā)器4流出的制冷劑引導(dǎo)到 隔膜3c側(cè)的制冷劑通道3g。由此，由從蒸發(fā)器4流出的低溫制冷劑冷卻隔膜3c，假若感 溫部3a內(nèi)的氣體冷凝且該冷凝后的液滴從外部氣體中吸熱而蒸發(fā)，也可將感溫部3a內(nèi)充 分冷卻，對(duì)感溫部3a內(nèi)的壓力因空氣影響而上升的現(xiàn)象防患于未然。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2002 — 13844號(hào)公報(bào)
在以該HFC134a為制冷劑的制冷循環(huán)中，為了檢測(cè)低壓制冷劑的溫度，在制冷劑的臨 界溫度以下使用了壓力控制閥，且以氣液二相狀態(tài)使用了封入感溫部或隔膜上部的密閉空 間內(nèi)的制冷劑。由于該氣液二相狀態(tài)的制冷劑壓力僅取決于溫度，因此，即使隔膜因制冷 循環(huán)的制冷劑壓力變動(dòng)而變位，隔膜上部的密閉空間容積(感溫部)產(chǎn)生變化，壓力控制閥 也始終被保持成對(duì)應(yīng)檢測(cè)溫度的控制壓力。
相反，在以二氧化碳(C02)為制冷劑的制冷循環(huán)中，由于臨界溫度以上是超臨界狀態(tài)， 故一旦隔膜變位，隔膜上部的氣密空間(感溫部)容積變化，那么，即使是相同制冷劑溫度， 密閉空間內(nèi)的封入制冷劑壓力也隨著容積變化而變化，壓力控制閥的控制壓力也變化。
因此，由專(zhuān)利文獻(xiàn)2可知這樣一種方法在使用了 C02制冷劑的制冷循環(huán)中，控制成 C02循環(huán)的制冷系數(shù)(C0P:Ai/AL， Ai是蒸發(fā)過(guò)程的焓變化量，AL是壓縮過(guò)程的焓變化量)
相對(duì)于氣體冷卻器(散熱器)出口的制冷劑溫度為最大的高壓壓力。B卩，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2的壓 力控制閥中，在隔膜上部的密閉空間內(nèi)，相對(duì)于閥芯在將節(jié)流部閉合后狀態(tài)的密閉空間容 積，以C02制冷劑溫度從0°C的飽和液密度至C02制冷劑臨界點(diǎn)的飽和液密度的范圍密度封 入C02制冷劑。由此，氣體冷卻器的出口側(cè)壓力和氣體冷卻器的出口側(cè)溫度就在C02的莫里 爾圖上沿大致最佳控制線得到控制，在超臨界區(qū)域也效率良好地使C02循環(huán)運(yùn)行。
但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2的壓力控制閥中，有如下問(wèn)題若控制壓力的變動(dòng)相對(duì)于隔膜變 位較大，則控制壓力從COP為最大的高壓壓力(最佳壓力)偏離較大，COP下降。
另外，若控制壓力的上升相對(duì)于隔膜變位較大，則有這種情況在壓力控制閥全開(kāi)前， 控制壓力的上升超過(guò)高壓壓力的上限壓力。
此外，用于使用C02制冷劑的制冷循環(huán)的壓力控制閥，雖然希望COP相對(duì)于控制壓力的 下降越少越好，但要減少壓力控制閥的相對(duì)于閥開(kāi)度的容積變化，必須增大封入氣體的密 閉空間(感溫部)，使得壓力控制閥大型化，成本高。
另外，在C02制冷劑的制冷循環(huán)中，若氣體冷卻器后的制冷劑溫度上升，則最佳高壓(COP
為最大的壓力)也上升，但若高壓壓力變高，設(shè)備的耐久性就下降，排出溫度變高。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的第1目的在于，提供一種壓力控制閥，用于超臨界循環(huán)尤其
將C02用作為制冷劑的制冷循環(huán)，對(duì)由彈性構(gòu)件的變位所引起的控制壓力的變動(dòng)進(jìn)行控制， 可防止異常高壓或COP(制冷系數(shù))大幅度下降。
本發(fā)明的第2目的在于，提供一種使封入氣體的密閉空間(感溫部)緊湊且可抑制閥的 大型化、成本高的壓力控制閥。
本發(fā)明的第3目的在于，提供一種可抑制高壓壓力、防止設(shè)備耐久性下降和排出溫度 上升的壓力控制閥。
作為解決上述課題用的技術(shù)方案，本發(fā)明提供權(quán)利要求書(shū)中各權(quán)利要求所述的壓力控 制閥。
技術(shù)方案1的壓力控制閥是，根據(jù)對(duì)應(yīng)制冷劑溫度的密閉空間A的C02氣體壓力與C02 制冷劑的制冷循環(huán)中的高壓壓力的壓力差，使彈性構(gòu)件32變形從而對(duì)閥進(jìn)行開(kāi)閉，當(dāng)將 闊為全閉狀態(tài)時(shí)的密閉空間的全容積設(shè)為Vs，將閥為全開(kāi)狀態(tài)時(shí)的密閉空間的全容積設(shè)為 Vo時(shí)，其容積比Vs/(Vs—Vo)為1.9以上，由此，可使封入C02氣體的密閉空間(感溫部) 緊湊，減少控制壓力的變動(dòng)，可抑制壓力控制閥的大型化和高成本。
技術(shù)方案2的壓力控制閥是，相對(duì)于闊為全閉時(shí)的密閉空間A的C02氣體密度，容積比 Vs/(Vs—Vo)大于圖11中求得的容積比的數(shù)值，在該場(chǎng)合，也可有利于密閉空間的緊湊化 和控制壓力變動(dòng)的減少。
技術(shù)方案3的壓力控制閥是，當(dāng)將閥為全閉狀態(tài)時(shí)的密閉空間的全容積設(shè)為Vs，將閥 為全開(kāi)狀態(tài)時(shí)的密閉空間A的全容積設(shè)為Vo時(shí)，容積比Vs/(Vs—Vo)為2. 4以上，由此， 可使封入C02氣體的密閉空間緊湊，使最佳高壓不超過(guò)上限值15Mpa，可提高設(shè)備的耐久性。
技術(shù)方案4的壓力控制閥是，相對(duì)于閥為全閉時(shí)的密閉空間的C02氣體密度，容積比 Vs/(Vs—Vo)大于圖12中求得的容積比的數(shù)值，在該場(chǎng)合，也可有利于密閉空間的緊湊化 和使最佳高壓不超過(guò)上限值。
技術(shù)方案5的壓力控制閥是，當(dāng)制冷劑溫度為60。C時(shí)控制壓力是14Mpa以下，如此， 當(dāng)制冷劑溫度為60°C時(shí)，由于控制壓力的變動(dòng)一旦較大，高壓壓力就有可能超過(guò)上限值， 故將控制壓力作成14Mpa以下。
技術(shù)方案6的壓力控制閥是，當(dāng)制冷劑溫度為40。C時(shí)控制壓力是9.5Mpa以上，如此， 當(dāng)制冷劑溫度為40°C時(shí)，由于最佳高壓是9.5Mpa，相對(duì)于上限值有余裕，另一方面，相 對(duì)于控制壓力的COP變化一旦控制壓力低于最佳高壓就急劇降低，故將控制壓力作成 9. 5MPa以上。
技術(shù)方案7的壓力控制閥是，在與彈性構(gòu)件32氣密接合的變位傳遞構(gòu)件31內(nèi)部設(shè)有 與密閉空間A連通的空間A，由此，可增大密閉空間的容積，可減小壓力控制閥的相對(duì)于 閥開(kāi)度的容積變化。由此，可減小控制壓力的變動(dòng)。
技術(shù)方案8的壓力控制閥是，由與彈性構(gòu)件32接合的變位傳遞構(gòu)件31限制對(duì)閥進(jìn)行 的開(kāi)閉，故壓力控制閥的閥的開(kāi)閉利用機(jī)械裝置進(jìn)行。
技術(shù)方案9的壓力控制閥是，在對(duì)于密閉空間A而與彈性構(gòu)件32相對(duì)一側(cè)的蓋35上 設(shè)有凹部35a，或在蓋35上連接具有與密閉空間連通的空間的構(gòu)件7、 8，由此，可增大 密閉空間A的容積，可減小壓力控制閥的相對(duì)于閥開(kāi)度的容積變化。
技術(shù)方案10的壓力控制閥是，彈性構(gòu)件32限定為隔膜或波紋膜。


圖1是使用了本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥的具有內(nèi)部熱交換器的制冷循環(huán)的模 式圖。
圖2是本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥的剖視圖。
圖3是使用了本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥的無(wú)內(nèi)部熱交換器的制冷循環(huán)的模式圖。
圖4是本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥的剖視圖。
圖5是使用了本發(fā)明第3實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥的(a)無(wú)內(nèi)部熱交換器的制冷循環(huán)時(shí) 和(B)具有內(nèi)部熱交換器的制冷循環(huán)時(shí)的模式圖。
圖6是本發(fā)明第3實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥的剖視圖。
圖7是將密閉空間內(nèi)的封入氣體密度作為參數(shù)而表示制冷劑溫度為40°C時(shí)的壓力控制 閥的密閉空間的容積比與壓力控制闊從全閉至全開(kāi)場(chǎng)合的控制壓力變動(dòng)量之間關(guān)系的曲 線圖。
圖8是將密閉空間內(nèi)的封入氣體密度作為參數(shù)而表示制冷劑溫度為60°C時(shí)的壓力控制 閥的密閉空間的容積比與壓力控制閥從全閉至全開(kāi)場(chǎng)合的控制壓力變動(dòng)量之間關(guān)系的曲 線圖。
圖9是將制冷劑溫度作為參數(shù)而表示具有內(nèi)部熱交換器的制冷循環(huán)中壓力控制閥的高 壓壓力與COP之間關(guān)系的曲線圖。
圖10是將制冷劑溫度作為參數(shù)而表示無(wú)內(nèi)部熱交換器的制冷循環(huán)中壓力控制閥的高 壓壓力與COP之間關(guān)系的曲線圖。
圖11是以橫軸為氣體封入密度，示出圖7中的制冷劑溫度為40°C時(shí)的控制壓力變動(dòng) 幅度2Mpa線條的曲線圖。
圖12是以橫軸為氣體封入密度，示出圖8中的制冷劑溫度為60°C時(shí)的控制壓力變動(dòng) 幅度3Mpa線條的曲線圖。
圖13是說(shuō)明壓力控制閥的閉閥狀態(tài)(a)及開(kāi)閥狀態(tài)(b)的示圖。
圖14是以往技術(shù)的壓力控制閥的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)

本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥。圖1是對(duì)裝有內(nèi)部熱交換器的以 C02為制冷劑進(jìn)行循環(huán)的制冷循環(huán)(超臨界制冷循環(huán))進(jìn)行說(shuō)明的示圖，圖2是適用于圖1 所示的制冷循環(huán)的本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥。圖1中，符號(hào)1是吸入C02制冷劑 進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)，符號(hào)2是對(duì)由壓縮機(jī)1壓縮的制冷劑進(jìn)行冷卻的氣體冷卻器(散熱器)。
符號(hào)3是本實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥(膨脹閥)。該壓力控制閥3具有將C02氣體封入的感 溫部(密閉空間)A，根據(jù)氣體冷卻器2出口側(cè)的制冷劑溫度，對(duì)氣體冷卻器2出口側(cè)的制
冷劑壓力進(jìn)行控制，起到將高壓的制冷劑予以減壓的減壓器的功能。另外，壓力控制闊3 具有從氣體冷卻器2至內(nèi)部熱交換器6的制冷劑通道，和對(duì)從內(nèi)部熱交換器6至蒸發(fā)器4 的制冷劑通道進(jìn)行開(kāi)閉的閥功能。對(duì)于該壓力控制閥3，如后詳細(xì)說(shuō)明。
在蒸發(fā)器4中，通過(guò)使由壓力控制閥3減壓后的氣液二相制冷劑蒸發(fā)，從而對(duì)流過(guò)蒸 發(fā)器4外部的空氣進(jìn)行冷卻。符號(hào)5是對(duì)氣相制冷劑和液相制冷劑進(jìn)行分離并將制冷循環(huán) 中的剩余制冷劑暫時(shí)儲(chǔ)存的儲(chǔ)存器。符號(hào)6是內(nèi)部熱交換器，配置在制冷循環(huán)內(nèi)，以對(duì)從 氣體冷卻器2至壓力控制閥3的制冷劑和從儲(chǔ)存器5返回到壓縮機(jī)1的制冷劑進(jìn)行熱交換。 這些壓縮機(jī)l、氣體冷卻器2、壓力控制閥3、蒸發(fā)器4、儲(chǔ)存器5及內(nèi)部熱交換器6分別 通過(guò)配管連接而形成閉路。因此，從壓縮機(jī)l排出的C02制冷劑通過(guò)氣體冷卻器2—內(nèi)部熱 交換器6—壓力控制閥3~>蒸發(fā)器4—儲(chǔ)存器5—內(nèi)部熱交換器6而被吸入到原來(lái)的壓縮機(jī) 1，形成制冷循環(huán)系統(tǒng)。
下面，根據(jù)圖2說(shuō)明用于圖1制冷循環(huán)的第1實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥3A。在壓力控制 閥3A的本體33內(nèi)，分別獨(dú)立形成有從氣體冷卻器2至內(nèi)部熱交換器6的制冷劑流路的 一部分即第1流路Fl;以及從內(nèi)部熱交換器6通過(guò)閥口 33a至蒸發(fā)器4的制冷劑流路的一 部分即第2流路F2。在本體33上，除了形成第1流路Fl的連接在氣體冷卻器2側(cè)的流入 口 33a和連接在內(nèi)部熱交換器6側(cè)的流出口 33b、以及形成第2流路F2的連接在內(nèi)部熱交 換器6側(cè)的流入口 33c和連接在蒸發(fā)器4側(cè)的流出口 33d以外，還在本體33的上部形成 第l開(kāi)口33e，以設(shè)置后述的感溫部(密閉空間)，和在本體33的下部形成第2開(kāi)口 33f， 以放置調(diào)整彈簧36。在本體33內(nèi)收納有頂端形成了閥部31a的變位傳遞構(gòu)件31，變位傳 遞構(gòu)件31的閥部31a對(duì)閥口 33g進(jìn)行開(kāi)閉，由此，第2流路F2進(jìn)行開(kāi)閉，內(nèi)部熱交換器 6與蒸發(fā)器4就成為連通或非連通狀態(tài)。
在本體33的第1開(kāi)口 33e安裝有感溫部。該感溫部主要包括隔膜、波紋膜等的彈性構(gòu) 件32、蓋35以及下側(cè)支承構(gòu)件34，在內(nèi)部形成有密閉空間A。 g卩，在蓋35的中央部分形 成有用于形成密閉空間A的凹部35a,通過(guò)由蓋35和下側(cè)支承構(gòu)件34對(duì)彈性構(gòu)件32的周 緣進(jìn)行挾持固定，形成感溫部。彈性構(gòu)件32呈由不銹鋼材料構(gòu)成的薄膜狀，根據(jù)密閉空 間A內(nèi)外的壓力差而變形變位。下側(cè)支承構(gòu)件34具有圓筒部34a和凸緣部34b，通過(guò)將形 成于圓筒部34a外周的螺紋部與本體33的第1開(kāi)口 33e螺合，感溫部就被安裝在本體33 上。另外，在蓋35上安裝有封入管35b， C02等的氣體從封入管35b封入密閉空間A內(nèi)。 封入氣體后，將封入管35b封住。
通過(guò)下側(cè)支承構(gòu)件34的圓筒部34a內(nèi)而從閥部31a向上方延伸的變位傳遞構(gòu)件31的 一個(gè)端部31b被固定在彈性構(gòu)件32上，在圓筒部34a的內(nèi)表面與變位傳遞構(gòu)件31的外周 面之間形成有截面為環(huán)狀的間隙B。該間隙B與連接在氣體冷卻器2出口側(cè)的第1流路F1 連通。因此，氣體冷卻器2出口側(cè)的制冷劑流入間隙B內(nèi)，制冷劑溫度傳遞給密閉空間A 內(nèi)的氣體，同時(shí)該氣體冷卻器2出口側(cè)的制冷劑壓力就作用在彈性構(gòu)件32上。
另外，在變位傳遞構(gòu)件31的端部31b上形成有與感溫部的密閉空間A連通的空腔(空 間A》31d。在該場(chǎng)合，為使空腔31d與密閉空間A連通，當(dāng)然還在彈性構(gòu)件32上形成有 貫通孔32a，通過(guò)該貫通孔32a將密閉空間A與空腔(空間Aj31d連通。這樣，可將感溫 部的密閉空間作成密閉空間A與空間A,之和，可擴(kuò)大封入氣體的密閉空間，可提高感溫部 的精度。
此外，變位傳遞構(gòu)件31的通過(guò)閥口 33g而向閥部31a下方延伸的另一個(gè)端部31c上螺 合有調(diào)整螺母37。在閥口 33g的下表面周邊與調(diào)整螺母37之間夾裝有對(duì)變位傳遞構(gòu)件31 的閥部31a向閉閥方向施力的調(diào)整彈簧36，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺母37，可任意調(diào)節(jié)調(diào)整彈簧 36的初始設(shè)定負(fù)荷(將閥口 33g閉合后狀態(tài)的彈力)。這些調(diào)整彈簧36、調(diào)整螺母37等設(shè) 在與蒸發(fā)器4入口側(cè)連接的第2流路F2的一部分即下游空間C內(nèi)。通過(guò)帽蓋38嵌入本體 33的第2開(kāi)口33f，下游空間C的下方被關(guān)閉。
在上述那樣構(gòu)成的第1實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥3A中，變位傳遞構(gòu)件31的閉閥力通過(guò) 密閉空間(A+AJ內(nèi)的內(nèi)壓和調(diào)整彈簧36來(lái)獲得，變位傳遞構(gòu)件31的開(kāi)閥力通過(guò)氣體冷卻 器2出口側(cè)的制冷劑壓力來(lái)獲得，通過(guò)兩者的平衡，壓力控制閥3A就進(jìn)行開(kāi)閉。另外， 密閉空間(A+A》內(nèi)的內(nèi)壓，根據(jù)流入間隙B的氣體冷卻器2出口側(cè)的制冷劑溫度而變化， 由此，通過(guò)閥口 33g的開(kāi)度變化，來(lái)控制內(nèi)部熱交換器6出口側(cè)的制冷劑壓力。
在將C02用作為制冷劑的制冷循環(huán)中，我們知道，相對(duì)于氣體冷卻器2的出口溫度，有 COP(制冷系數(shù))為最大的高壓壓力。另外，作為提高COP的措施，提出了使用內(nèi)部熱交換 器6的技術(shù)方案，該內(nèi)部熱交換器6使氣體冷卻器2出口的制冷劑與壓縮機(jī)1的吸入制冷 劑之間進(jìn)行熱交換。
圖9是對(duì)于使用內(nèi)部熱交換器6、蒸發(fā)器4的蒸發(fā)溫度為20°C、壓縮機(jī)1的吸入制冷 劑的過(guò)熱熱量為20°C的場(chǎng)合，在氣體冷卻器2的出口制冷劑溫度為40°C、 50°C、 60°C場(chǎng) 合下將高壓壓力與COP之間的關(guān)系作成曲線圖的示圖。
為了將循環(huán)的高壓壓力相對(duì)于氣體冷卻器2的出口制冷劑溫度調(diào)整成COP始終為最大 的壓力，C02制冷劑循環(huán)中所使用的壓力控制閥3(3A)通過(guò)壓力控制閥3(3A)的感溫部(密閉 空間)的封入氣體密度等調(diào)整壓力控制特性使其呈現(xiàn)如圖9中虛線所示的溫度一壓力特性。
在壓力控制閥3(3A)的感溫部(密閉空間)，混合封入有C02氣體或C02氣體和少量的氮 氣等的惰性氣體，但由于C02氣體在約31。C以上成為超臨界狀態(tài)，故隔膜、波紋膜等的彈 性構(gòu)件32變位時(shí)，封入有氣體的密閉空間A或(A+AJ的容積也變化，氣體冷卻器2的出口 制冷劑溫度即使不變化，密閉空間內(nèi)的壓力也變動(dòng)。
由于壓力控制閥3通過(guò)彈性構(gòu)件32的變位而對(duì)閥進(jìn)行開(kāi)閉，故如圖13所示，在閥為 閉閥的場(chǎng)合，彈性構(gòu)件32成為向下凸出的狀態(tài)，但若制冷劑流量增加，閥的提升量也變 大時(shí)，彈性構(gòu)件32向上變位，感溫部的密閉空間的容積也變小，因此，氣體的封入密度 上升，壓力也上升。因此，壓力控制閥3的開(kāi)度增加時(shí)，控制壓力就上升。
相對(duì)于控制壓力的COP的下降最好越小越好，要減少壓力控制閥3的相對(duì)于閥開(kāi)度的 容積變化，必須增大封入有氣體的密閉空間。因此，在本實(shí)施形態(tài)中，通過(guò)在蓋35上形 成凹部35a，及/或在變位傳遞構(gòu)件31上形成空腔31d，從而增大密閉空間A、 A+A^
圖7、圖8是以封入氣體密度為參數(shù)來(lái)表示相對(duì)于制冷劑溫度為40°C和60°C時(shí)的密閉 空間的容積比從閥全閉至全開(kāi)時(shí)的控制壓力的變動(dòng)量的示圖。
當(dāng)將閉閥時(shí)的密閉空間的全容積設(shè)為Vs、將開(kāi)閥時(shí)的密閉空間的全容積設(shè)為Vo時(shí)， 容積比二Vs/(Vs-Vo)。
即表示，相對(duì)于控制壓力的變動(dòng)，密閉空間容積Vs必須是此時(shí)閥的開(kāi)閉所導(dǎo)致的容積 變化量(Vs-Vo)的幾倍。
如圖7所示，在制冷劑溫度為40°C時(shí)，容積比因封入氣體密度而有所不同，但在壓力 控制閥3所使用的較低的封入密度(300kg/m3)的場(chǎng)合，容積比從壓力變動(dòng)為lMPa以下開(kāi)始 急劇增加，另外，在較高的封入密度(600kg/m3)的場(chǎng)合，容積比從壓力變動(dòng)為2MPa以下開(kāi) 始急劇增加，密閉空間的必要容積急劇變大。封入密度使用了相對(duì)于閉閥時(shí)的密閉空間容 積的密度。
同樣，如圖8所示，在制冷劑溫度為60。C時(shí)，在封入密度(300 kg/m3)的場(chǎng)合，容積比 從2MPa以下開(kāi)始急劇增加，在封入密度(600 kg/m3)的場(chǎng)合，容積比從4MPa以下開(kāi)始急劇 增加，密閉空間的必要容積急劇變大。
從該情況看，要將壓力控制閥3的感溫部作成緊湊，最好是，當(dāng)制冷劑溫度為40°C時(shí)， 控制壓力的變動(dòng)為1 2MPa，當(dāng)制冷劑溫度為60°C時(shí)，控制壓力的變動(dòng)為2 4MPa。
下面，如圖9所示，相對(duì)于控制壓力來(lái)看循環(huán)的COP變化，COP下降率為10%時(shí)的壓力 變動(dòng)幅度，在制冷劑溫度為40°C時(shí)是2MPa，在制冷劑溫度為50°C時(shí)是4. 2MPa，在制冷劑 溫度為60°C時(shí)是6. 7MPa，相對(duì)于制冷劑溫度40°C時(shí)的壓力變動(dòng)幅度，在制冷劑溫度50°C、
60°C下以2倍以上的壓力變動(dòng)幅度為相同的COP下降率。
因此，在容積比為一定的場(chǎng)合，制冷劑溫度60。C時(shí)的控制壓力的變動(dòng)幅度為制冷劑溫 度40。C時(shí)的約2倍，但作為循環(huán)的COP下降率，可獲得同等水平。
圖10表示不使用內(nèi)部熱交換器6時(shí)相對(duì)于控制壓力的循環(huán)的COP變化，相比于圖9的 使用內(nèi)部熱交換器6的場(chǎng)合，相同COP下降率時(shí)的壓力變動(dòng)幅度較大，因此，在不使用內(nèi) 部熱交換器6的場(chǎng)合，即使使用本實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥3， COP不會(huì)大幅下降。
圖11是以圖7的曲線圖的橫軸為氣體封入密度，以其縱軸為容積比，來(lái)表示制冷劑溫 度40°C時(shí)的控制壓力變動(dòng)幅度2MPa的線條的曲線圖。
由此可知，要將壓力控制閥3的感溫部(密閉空間)作成緊湊、減少控制壓力的變動(dòng)， 則作成如下那樣即可
1) 至少容積比要在1. 9以上(氣體封入密度300kg/ii^時(shí))；
2) 相對(duì)于氣體封入密度，要大于圖11中實(shí)線所示的容積比。
在C02制冷劑的制冷循環(huán)中，當(dāng)氣體冷卻器2出口的制冷劑溫度上升時(shí)，最佳高壓(COP 為最大的壓力)也上升，但是， 一旦高壓壓力變高，設(shè)備的耐久性下降，壓縮機(jī)1的排出 溫度就變高，因此，高壓壓力的上限值往往被設(shè)定為15MPa。
如圖9所示，在使用了內(nèi)部熱交換器6的場(chǎng)合，制冷劑溫度為60°C時(shí)的最佳高壓約是 14MPa， 一旦控制壓力的變動(dòng)較大就超過(guò)上限值的15MPa。
如圖9所示，制冷劑溫度60。C時(shí)，由于相對(duì)于控制壓力的COP變化較小，因此，若將 控制壓力的下限值設(shè)為12MPa，則可獲得相對(duì)于上限值最大為3MPa的充裕的幅度。
圖12是以圖8的曲線圖的橫軸為氣體封入密度，以其縱軸為容積比，來(lái)表示制冷劑溫 度60°C時(shí)的控制壓力變動(dòng)幅度3MPa的線條的曲線圖。
由此，要將壓力控制閥3的氣體封入部即密閉空間作成緊湊、不超過(guò)上限值(15MPa)，
則
1) 至少容積比要在2. 4以上(氣體封入密度300kg/i^時(shí))；或者
2) 相對(duì)于氣體封入密度，要大于圖12中實(shí)線所示的容積比；
3) 壓力控制閥為開(kāi)閥時(shí)的壓力低于最佳高壓(14MPa)。
另外，在制冷劑溫度為40°C時(shí)，最佳高壓是9.5MPa，相對(duì)于上限壓力有余裕。相對(duì)于 控制壓力的COP變化一旦低于最佳高壓就急劇降低，因此，若將壓力控制閥3的開(kāi)閥時(shí)的 壓力作成最佳高壓，則即使控制壓力稍許波動(dòng)也可防止COP變動(dòng)變大。
圖3是說(shuō)明未裝入內(nèi)部熱交換器的C02制冷劑的制冷循環(huán)的示圖，圖4是適于圖3所示
的制冷循環(huán)的本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥3B。對(duì)于與圖1相同的零件，標(biāo)上相同編 號(hào)。即，符號(hào)1是將C02制冷劑吸入壓縮的壓縮機(jī)，符號(hào)2是對(duì)由壓縮機(jī)1壓縮后的制冷 劑進(jìn)行冷卻的氣體冷卻器。在氣體冷卻器2的出口側(cè)配設(shè)有壓力控制閥3(3B)，該壓力控 制閥3(3B)根據(jù)氣體冷卻器2出口側(cè)的制冷劑溫度而對(duì)氣體冷卻器2出口側(cè)的制冷劑壓力 進(jìn)行控制，起到將高壓制冷劑予以減壓的減壓器的功能。
符號(hào)4是使由壓力控制閥3減壓后的氣液二相制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器，符號(hào)5是對(duì)氣相 制冷劑和液相制冷劑進(jìn)行分離并將制冷循環(huán)中的剩余制冷劑暫時(shí)儲(chǔ)存的儲(chǔ)存器。這些壓縮 機(jī)l、氣體冷卻器2、壓力控制閥3、蒸發(fā)器4及儲(chǔ)存器5分別通過(guò)配管連接而形成閉路。
圖3的本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥3，為用于未使用內(nèi)部熱交換器的循環(huán)，而 在壓力控制閥3B的本體33內(nèi)僅形成有從氣體冷卻器2通過(guò)閥口 33g至蒸發(fā)器4的制冷劑 流路的一部分即流路F。另外，在壓力控制閥3B中，本體33的第2開(kāi)口 33f被封住，變 位傳遞構(gòu)件31的閥部31a下方的延伸部分、調(diào)整彈簧36及調(diào)整螺母37等被除去。此外， 在變位傳遞構(gòu)件31的一端31b形成有的空腔31d也被除去。因此，密閉空間A由設(shè)置在 蓋35上的凹部35a形成。其它結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施形態(tài)相同，故省略說(shuō)明。
因此，在第2實(shí)施形態(tài)中，作為變位傳遞構(gòu)件31的閉閥力，僅封入密閉空間A內(nèi)的氣 體所產(chǎn)生的內(nèi)壓起作用，該密閉空間A內(nèi)是傳遞有流入間隙B內(nèi)的氣體冷卻器2出口側(cè)的 制冷劑溫度的，作為開(kāi)閥力，氣體冷卻器2出口側(cè)的制冷劑壓力起作用。在該場(chǎng)合，封入 密閉空間A內(nèi)的氣體還起到調(diào)整彈簧36的功能。這里，在密閉空間A內(nèi)，混合封入有對(duì) 應(yīng)溫度而使內(nèi)壓變化的C02氣體、在檢測(cè)對(duì)象的溫度范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)溫度不使內(nèi)壓變化而發(fā)生 大致一定的內(nèi)壓的少量氮?dú)獾榷栊詺怏w。
另外，在第2實(shí)施形態(tài)中，為了增大感溫部即密閉空間A的容積來(lái)確保容積比，盡量 增大彈性構(gòu)件32的蓋35的凹部35a。
圖5是使用了第3實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥3C的、(a)未使用內(nèi)部熱交換器6時(shí)和(b) 使用了內(nèi)部熱交換器6時(shí)的C02制冷劑的制冷循環(huán)的模式圖，圖6是表示本發(fā)明第3實(shí)施 形態(tài)的壓力控制閥3C的示圖。除了壓力控制閥3的結(jié)構(gòu)，圖5(a)的制冷循環(huán)的模式圖中 的結(jié)構(gòu)要素的配置基本上是與圖3的制冷循環(huán)圖相同的，圖5(b)的制冷循環(huán)的模式圖基本 上是與圖1的制冷循環(huán)圖相同的，故省略說(shuō)明。S卩，圖5所示的壓力控制閥3C具有與 感溫部即密閉空間A連接的毛細(xì)管7;以及設(shè)在毛細(xì)管7的頂端上的感溫筒8。該感溫筒8 配置成與氣體冷卻器2的出口配管接觸。
在本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥3C中，在本體33內(nèi)只形成一個(gè)流路F，在用
于圖5(a)中無(wú)內(nèi)部熱交換器6的循環(huán)的場(chǎng)合，該流路F用作為從氣體冷卻器2通過(guò)閥口 33g至蒸發(fā)器4的制冷劑流路的一部分，在用于圖5(b)中使用內(nèi)部熱交換器6的循環(huán)的場(chǎng) 合，用作為從內(nèi)部熱交換器6通過(guò)閥口33g至蒸發(fā)器4的制冷劑流路的一部分。另外，在 變位傳遞構(gòu)件31的一端不設(shè)置空腔31d，代替該空腔31d而在蓋35上安裝頂端具有感溫 筒8的毛細(xì)管7，作為與密閉空間A連通的構(gòu)件，毛細(xì)管7的內(nèi)部與密閉空間A連通。因 此，可增大封入氣體的密閉空間的容積。其它結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥3A相同。 在該第3實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥3C中，變位傳遞構(gòu)件31的閉閥力及開(kāi)閥力也與第1 實(shí)施形態(tài)的壓力控制閥3A同樣地作用，但被封入密閉空間內(nèi)的氣體主要受到來(lái)自配置在 氣體冷卻器2出口配管上的感溫筒8的熱量影響。
權(quán)利要求
1.一種壓力控制閥，是用于CO2制冷劑的制冷循環(huán)的壓力控制閥(3、3A、3B、3C)，將制冷劑溫度傳遞給封入密閉空間(A)內(nèi)的CO2氣體，使其產(chǎn)生對(duì)應(yīng)制冷劑溫度的壓力，利用該密閉空間的氣體壓力與制冷循環(huán)中的制冷劑的高壓壓力之間的壓力差，使彈性構(gòu)件(32)變形從而對(duì)閥進(jìn)行開(kāi)閉，其特征在于，當(dāng)將閥為全閉狀態(tài)時(shí)的密閉空間的全容積設(shè)為(Vs)，將閥為全開(kāi)狀態(tài)時(shí)的密閉空間的全容積設(shè)為(Vo)時(shí)，容積比Vs/(Vs-Vo)是Vs/(Vs-Vo)≥1.9。
2. 如權(quán)利要求1所述的壓力控制閥，其特征在于，相對(duì)于閥為全閉時(shí)的密閉空間的C02 氣體密度，容積比Vs/(Vs—Vo)大于圖11中求得的容積比的數(shù)值。
3. —種壓力控制闊，是用于C02制冷劑的制冷循環(huán)的壓力控制閥(3、 3A、 3B、 3C)，將 制冷劑溫度傳遞給封入密閉空間(A)內(nèi)的C02氣體，使其產(chǎn)生對(duì)應(yīng)制冷劑溫度的壓力，禾U用 該密閉空間的氣體壓力與制冷循環(huán)中的制冷劑的高壓壓力之間的壓力差，使彈性構(gòu)件(32) 變形從而對(duì)閥進(jìn)行開(kāi)閉，其特征在于，當(dāng)將閥為全閉狀態(tài)時(shí)的密閉空間的全容積設(shè)為(Vs)，將閥為全開(kāi)狀態(tài)時(shí)的密閉空間的 全容積設(shè)為(Vo)時(shí)，容積比Vs/(Vs — Vo)是Vs/(Vs — Vo)^2.4。
4. 如權(quán)利要求3所述的壓力控制閥，其特征在于，相對(duì)于閥為全閉時(shí)的密閉空間的C02 氣體密度，容積比Vs/(Vs—Vo)大于圖12中求得的容積比的數(shù)值。
5. 如權(quán)利要求3所述的壓力控制閥，其特征在于，當(dāng)制冷劑溫度為60°C時(shí)，所述壓力 控制閥的控制壓力為14MPa以下。
6. 如權(quán)利要求3所述的壓力控制閥，其特征在于，當(dāng)制冷劑溫度為40°C時(shí)，所述壓力 控制閥的控制壓力為9. 5MPa以上。
7. 如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的壓力控制閥，其特征在于，在與所述彈性構(gòu)件(32) 氣密接合的變位傳遞構(gòu)件(31)的內(nèi)部，設(shè)有與密閉空間連通的空間(A,)。
8. 如權(quán)利要求7所述的壓力控制閥，其特征在于，利用與所述彈性構(gòu)件(32)接合的所 述變位傳遞構(gòu)件(31)，閥進(jìn)行開(kāi)閉。
9. 如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的壓力控制閥，其特征在于，對(duì)于密閉空間，在與所 述彈性構(gòu)件(32)相對(duì)一側(cè)的蓋(35)上設(shè)置凹部(35a)，或在蓋(35)上連接具有與密閉空間 連通的空間的構(gòu)件(7、 8)。
10. 如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的壓力控制閥，其特征在于，所述彈性構(gòu)件(32)是 隔膜或波紋膜。
全文摘要
一種壓力控制閥(3)，根據(jù)對(duì)應(yīng)制冷劑溫度的密閉空間(感溫部)(A)的CO₂氣體壓力與CO₂制冷劑的制冷循環(huán)中的高壓壓力之間的壓力差，使彈性構(gòu)件(32)變形從而對(duì)閥進(jìn)行開(kāi)閉，當(dāng)將閥為全閉狀態(tài)時(shí)的密閉空間的全容積設(shè)為Vs，將閥為全開(kāi)狀態(tài)時(shí)的密閉空間的全容積設(shè)為Vo時(shí)，容積比Vs/(Vs-Vo)是1.9以上或2.4以上。為改善該容積比，在與彈性構(gòu)件接合的變位傳遞構(gòu)件(31)的內(nèi)部設(shè)有與密閉空間連通的空腔(31d)，或在蓋(35)上設(shè)置凹部(35a)，或在蓋上連接與密閉空間連通的構(gòu)件。采用本發(fā)明，可抑制因彈性構(gòu)件的變位所引起的控制壓力的變動(dòng)，可防止異常高壓和COP的大幅度下降，從而提供一種用于CO₂制冷劑的制冷循環(huán)的壓力控制閥。
文檔編號(hào)F16K31/68GK101105355SQ200710136860
公開(kāi)日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者太田宏已, 松田亮, 柳澤秀, 梯伸治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社不二工機(jī)